银镜反应和铜镜反应.docx

银镜反应和铜镜反应1. 过程与方法：通过动手实验，掌握做银镜反应的实验，掌握成功制成银镜的方法和步骤2. 知识与技能本次实验中需要重点掌握银镜反应的原理，铜镜反应制作为兴趣拓展。所以需要了解银镜反应的步骤中用到药品以及操作的基本原理。3. 情感态度和价值观银镜反应是高中有机学化学的基本内容，在动手操作中让学生感受化学世界的美妙，增加对银镜和铜镜的了解，提高课程的趣味性和贴近生活的实用性。拉近学生与化学的距离。一、实验的三维目标1. 课程分析：有机化学中银镜反应是鉴别醛和铜、还原糖和非还原糖、甲酸同其他羧酸的重要方法。此法是用银氨溶液进行反应的。银氨溶液是一种碱性条件下的弱氧化剂，能氧化醛等具有还原性的有机物。银氨溶液还原，析出金属银和生成银镜。2. 实验分析：银镜反应是定性反应，所以影响实验成功的因素很多：硝酸银和硫酸铜的浓度、氢氧化钠的用量、温度的高低、加热的时间。只有能把握好实验的条件，才能得到明显和正确的效果。 铜镜反应在传统的类似银镜反应的发生方式进行，在原理上是可以生成的，但是实验中几乎得不到铜镜。所以不能采用跟银镜一样的方法进行实验。所以采用络合物分解，铜的化合物变为铜单质的方式进行铜附着实验，生成铜镜。3. 实验原理：银镜反应(是银()化合物的溶液被还原为金属银的化学反应，由于生成的金属银附着在容器内壁上，光亮如镜，故称为银镜反应：CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO+2Ag(NH3)2OH（水浴加热）CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-COONH4+2Ag+3NH3+H2O二、课程及实验分析：1 .在洁净的试管中加入2ml硝酸银溶液现象：硝酸银装在棕色试剂瓶中，为无色液体2. 向试管中滴加1-2滴氢氧化钠溶液 现象：滴入后立即产生棕灰色沉淀。3. 在不断振荡下滴加稀氨水至沉淀刚好溶解为止现象：沉淀量增多并且变为灰色，继续滴加沉淀逐渐消失，约加入5mL后，溶液完全澄清透明，无沉淀4. 向澄清溶液中加入1-2mL葡萄糖溶液现象：葡萄糖溶液为无色，加入后溶液无明显变化5将试管置于70摄氏度的水中水浴现象：加热后立即产生在上部液面管壁处产生银白色、有金属光泽的附着物。试管中下部先由澄清液变为黑色，持续加热至1min20s时，试管壁上完全附着光亮平滑的银白色物质：银镜。取出试管，试管内部的液体变为灰黑色浑浊液。三、银镜反应过程：四、铜镜反应过程：1 .用肥皂洗净手，涌去污粉将培养皿擦洗干净，再把洗涤剂放在小烧杯中加水溶剂，加热至80摄氏度，将它倒入培养皿中，静置冷至室温，倾去后分别用水和蒸馏水全面淋洗，备用现象：无明显现象。现象：硝酸银装在棕色试剂瓶中，为无色液体2.将20mL氯化亚锡溶液倒入培养皿中，静置5分钟后倾去，用蒸馏水小心淋洗， 现象：氯化亚锡溶液为无色透明溶液，整个静置过程无明显现象。3. 在50mL烧杯中加入2滴5%的硝酸银和1滴氢氧化钠溶液，加入15mL蒸馏水，现象：硝酸银溶液为无色，加入氢氧化钠后立即产生棕色颗粒式沉淀， 逐滴加入0.5mol/L的氨水至沉淀刚好溶解，现象：棕色颗粒逐渐溶解，最后溶液变为无色澄清加入15毫升蒸馏水，搅拌后再加入3mL3%的葡萄糖溶液， 现象：加入葡萄糖后，溶液的颜色略显微黄色。混合后立即倒入培养皿，静置5min，用蒸馏水小心淋洗再甩干。现象：倒入后立即产生棕色细颗粒装漂浮物，静止后，棕色加深。甩干后，蒸发皿内壁上有一层淡淡的浅黄色。550毫升烧杯中充分混合等体积约7毫升的7%硫酸铜溶液、酒石酸钾钠溶液和37%甲醛溶液， 现象：混合溶液出现蓝色胶装沉淀，随后沉淀完全消失，成为绛蓝色溶液立即倒入培养皿中，静置5分钟。现象：倒入培养皿中，为蓝色溶液，无明显现象，静置后培养皿内壁和底层中部出现有光亮平滑的砖红色铜镜。五、思考提问1、实验中有哪些操作注意事项？答：试管内壁必须洁净，否则，只得到黑色疏松的银沉淀，没有银镜产生或产生的银镜不光亮。用蒸馏水稀蒸发皿表面时，只能够轻轻淋洗，不能用水去冲。制作铜镜时，加入葡萄糖等混合液后静置5分钟时之前，应该先略微振荡培养皿，以保证沉淀均匀析出。制作铜镜时，静置的时间要够长，以能看到一层浅黄色薄膜为最好氯化亚锡最好现用现配。2、银镜反应的实验中为什么只滴加1滴氢氧化钠？查阅资料得知，在实验中，有时氢氧化钠过量，还会有生成银镜，这是为什么？答：加入氢氧化钠的原因是为了是银氨溶液显碱性。但是如果过量：银氨溶液的平衡将被打破向左移动。不利于配置银氨溶液。碱过量，平衡向左移动，加上后面的水浴加热时，会使氨不断地分解逸出，所以会发生如下反应：此时也能产生光亮的银，但是其原理与我们想要的还原银氨溶液得出银镜的原理是不同的。3、在做铜镜实验时，氯化亚锡溶液处理的作用是什么？为什么又要淋洗掉？答：氯化亚锡溶液处理时为了能够更好地促进下一步反应：即氯化亚锡可以催化生成一层很薄的银层，再方便铜粒在银层上的附着，使铜镜能够制成。但是残留的氯化亚锡会影响镀层，所以需要淋洗掉。4、简述生成铜镜的原理。答：酒石酸钾钠在氢氧化钠的存在下跟硫酸铜，生成了络合物，该络合物水解生成Cu(OH)2,在足够的还原剂甲醛的存在下, 发生如下反应：最后还原成金属铜。铜和氢氧化铜实际上并不析出,因为刚生成就被还原成金属铜。5、在铜镜实验中，加入葡萄糖等混合液后静置5分钟的目的是什么？是否一定要严格控制时间为5分钟？答：(1)目的是为了先镀一层银，这是这个实验的关键，因为铜层不容易直接附着在玻璃表面，而它很容易附着在银层上面。先镀一层银，然后后面进行反应易于析出铜镜。虽然肉眼看不出银镜的生成,实际上这隐约可见的薄薄一层银的微小粒子己完全可以使铜镜生成了。银层不均匀或者过薄都会影响铜层的完整，但是银层太厚也会影响铜层的效果。(2)不是一定要严格控制5分钟，以培养皿地面有一层隐约可见的均匀棕色银层出现为衡量标准。浑浊出现快，时间可以短些；浑浊出现慢，时间可以延长一点。6、在银镜反应中，硝酸银浓度对实验效果的影响如何？答：分析实验：本实验中采用的硝酸银溶液为5%，实验的效果良好。 通过查阅资料选取比较普遍的硝酸银浓度分组实验：为A：2% B：5% C：10%控制变量：a.均取2ml硝酸银溶液、滴加一滴氢氧化钠、b.加入同浓度稀氨水使沉淀完全溶解。c.均加入2毫升的葡萄糖溶液。 d.置于相同温度为70摄氏度的水中加热五分钟判定标准：A出现银镜的时间 B生成银镜的情况（以光亮、平滑、洁净的镜面为最佳）结果如下： A 2%B 5%C 10%银镜出现时间1-3min0-1min0min 常温反应银镜情况光亮洁净、平滑银镜光亮洁净、平滑银镜一团黑、无光亮银镜实验结论：一般的银镜实验，硝酸银的浓度用2-5%最好，大于5%的镜面效果很差，不能使用。7、在银镜反应中，还原银氨溶液所选用的含醛基有机物的选用，对实验效果的影响如何？答：分析实验：本实验中选用的是葡萄糖，效果良好。在通常情况下，比较易于获取、使用便宜的含醛基物质中，选取：甲醛、乙醛、丙酮、环己酮、甲酸、葡萄糖为待定物质，探究那一种用于银镜反应会更好。对比操作：选取相同浓度的物质分别实验：A.甲醛 B. 乙醛 C.丙酮 D.环己烷 E.甲酸 F.葡萄糖 控制变量：a均取2ml 2%的硝酸银溶液、滴加一滴氢氧化钠、b加入同浓度稀氨水使沉淀完全溶解。c置于相同温度为70摄氏度的水中加热五分钟判定标准：a出现银镜的时间 b生成银镜的情况（以光亮、平滑、洁净的镜面为最佳）实验结果： 样品出现银镜时间 银镜情况A甲 醛1-3min光亮、洁净、平滑镜面B乙 醛20min以上没有镜面出现C丙 酮20min以上没有镜面出现D环己酮20min以上没有镜面出现E甲 酸20min以上没有镜面出现F葡萄糖0-2min光亮、洁净、平滑镜面 结论：可以看出，甲醛和葡萄糖都可以达到较好的效果，但是相比之下，葡萄糖的时间较甲醛更快，并且因为甲醛有毒，对身体有较大伤害，不宜用来做反应物。葡萄糖易取易得、较便宜、无伤害。所以选用葡萄糖为最佳。8、氨水的浓度大小对银镜反应的影响如何？答：分析实验：在本次实验中，我们采用的是先滴加浓氨水，再用稀氨水滴加直至沉淀完全消失。实验效果良好。对比操作：选取不同浓度的氨水分别实验：A.浓氨水 B. 10% C.5% D.2% E.1%控制变量：a均取2ml 2%的硝酸银溶液、滴加一滴氢氧化钠、b采用浓度为3%的葡萄糖溶液2mL。c置于相同温度为70摄氏度的水中加热五分钟判定标准:a出现银镜的时间 b生成银镜的情况（以光亮、平滑、洁净的镜面为最佳）实验结果： 氨水浓度开始有银镜现象的时间形成银镜的时间银镜质量情况浓氨水10s30s光亮、洁净、平滑镜面10%10s30s光亮、洁净、平滑镜面5%10s30s光亮、洁净、平滑镜面2%10s40s光亮、洁净、平滑镜面1%10s40s镜面有斑驳，不够光亮结论：a根据现象，氨水的浓度大小对银镜的形成影响不大。b但是，如果氨水的浓度过大，在制备银氨溶液时，氨易过量，过量氨阻碍银镜形成。对操作的难度加大。如果氨水的浓度过小，碱度不够，又影响银镜的形成。所以，选取2-3%的氨水浓度较适宜。c或者，为了缩短配置银氨溶液的时间，可以先采用浓氨水滴加，再沉淀还有少量剩余时改用稀氨水。9、温度对银镜反应的效果影响如何？ 答：分析实验：在本次实验中，我们采用的是70摄氏度的水浴加热五分钟。以此为一个参考，进行探究。对比操作：选取不同浓度的氨水分别实验：A.80摄氏度 B. 70摄氏度 C .60摄氏度 D.50摄氏度 E. 40摄氏度控制变量：a均取2ml 2%的硝酸银溶液、滴加一滴氢氧化钠、b采用浓度为3%的葡萄糖溶液2mL。c均用水浴加热的时间为5分钟判定指标： a出现银镜的时间 b生成银镜的情况（以光亮、平滑、洁净的镜面为最佳）实验结果： 温度开始银镜时间形成银镜时间银镜质量95立即0-1min银镜的面较斑驳，有颗粒状粗糙，不平滑7010s1-2min光亮、洁净、平滑的镜面6010s1-2min光亮、洁净、平滑的镜面5015s1-2min光亮、洁净、平滑的镜面4040s8min银镜不够明亮，略显昏黑。结论：a在一定范围内，温度可以加快化学反应速度，随温度升高，出现变化和形成银镜的时间缩短b但是温度太高，反应速度过快，生成的银镜颗粒变粗，不够平滑光亮，温度过低，反应速度慢，银镜的效果也不好，所以才有65-80摄氏度均为适宜。六、实验结果分析：1. 操作次数：本次实验，银镜反应和铜镜反应都是一次成功。2效果分析：银镜反应中，银镜在1:20min完全形成，并且镜面光滑、洁净、光亮，银镜效果很好。铜镜反应也在静置5分钟后看到光亮的镜面，镜面光滑，但是十分薄，并且分布不均匀，蒸发皿底部有的地方没有形成铜镜。效果欠佳3.思考改进A.分析原因：铜镜不好的原因是镀银的步骤没有操作好，银层很少，不均匀，导致铜粒无法大量并且均匀地附着，从而显示出银镜。B.改进操作：a在加入葡萄糖的混合溶液后，轻微振荡，使镀银层均匀分布。 b将静置的时间延长，使更多的铜粒进行附着。七、教学拓展1. 银镜反应的应用：银镜反应广泛地应用于鉴别醛和酮。鉴别一切含有醛基的有机物在任何条件下都能否成功地发生银镜反应而不含醛基的有机物都不起银镜反应。银镜反应用于制造镜子和保温瓶夹层上的镀银。通过简单的银镜反应在玻璃基底上实现了表面润湿性能的调控，通过改变银镜反应的制备条件获得了稳定的超疏水银表面，结合化学修饰制备了超亲水以及梯度润湿性银表面。通过调控银镜反应中初始银离子的浓度，在玻璃基底上制备了呈一定粗糙度的银表面，无需低表面能化合物的后续修饰，比较了含有以上两种涂层的空心玻璃小球在水上的运动，结果表明，疏水的涂层具有很好的斥水性并能提供额外的支持力，为超疏水表面在水面上的快速运动提供了条件。2. 关于葡萄糖：（1）中枢神经系统几乎全部依赖血糖的供应作为能源，一旦血糖下降到80毫克%时可能出现糖尿现象。工业上葡萄糖由淀粉水解制得，60年代应用微生物酶法生产葡萄糖。这是一项重大革新，比酸水解法有明显的优点。在生产中原料不必精制，不需耐酸、耐压的设备，而且糖液无苦味，产糖率高。葡萄糖在医学上主要用作注射用营养剂（葡萄糖注射液）；食品工业上葡萄糖经异构酶处理后可制造果糖，尤其是含果糖42%的果葡糖浆，其甜度同蔗糖，已成为当前制糖工业的重要产品